È tempo di texturizzazione laser

 

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Processo di Laser Texturing eseguito con LASERTEC 65 Shape (cortesia DMG MORI).

Sempre più diffusa è la tecnica studiata per la realizzazione di superfici di stampi con microstrutture e trame finissime attraverso tecnologia laser.

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Esempi di lavorazione della LASERTEC 65 Shape (cortesia DMG MORI).
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LASERTEC 65 Shape, macchina della DMG MORI che integra il Laser Texturing sul centro di lavoro a 5 assi DMU 65 monoBLOCK®.

Viene proposta da poco tempo sul mercato una nuova tecnica produttiva per la lavorazione superficiale dei pezzi meccanici, e in particolare degli stampi, detta “texturizzazione”. Più precisamente, tale tecnica consente di conferire alle superfici metalliche microstrutture, trame finissime (“texture”, appunto), marcature, scritte, ecc., a due o tre dimensioni; di realizzare cioè pezzi e stampi con finiture superficiali che richiamano il tessuto naturale, oppure la pelle di animale (per esempio, di coccodrillo), o ancora elementi geometri di puro design. In tal modo, sui pezzi stampati in plastica, riproducendo conseguentemente “all’inverso” tali texture, è possibile creare forme tridimensionali di dimensioni ridottissime, anche complesse, adatte a ricreare effetti decisamente nuovi e intriganti per design e progettisti. Nell’attualità tale tecnica viene utilizzata principalmente nel settore automotive, ma è chiaro che i campi di applicazione possono essere svariati ed è prevedibile che ben presto sarà sempre più diffusa presso aziende e imprese contoterziste. Per fare il punto della situazione dal punto di vista tecnologico, abbiamo deciso di coinvolgere in questo approfondimento due noti gruppi industriali, all’avanguardia nel mondo delle tecnologie meccaniche, i quali hanno messo a punto soluzioni di texturizzazione laser: DMG MORI e Georg Fisher Machining Solutions. Nel campo della texturizzazione di superfici, DMG MORI integra la tecnologia laser sui centri di fresatura LASERTEC 65 / 125 / 210, per consentire la lavorazione completa (fresatura e testurizzazione) su un’unica macchina, o in alternativa su macchina stand alone, senza la tecnologia di fresatura. La tecnologia della Georg Fischer Machinig Solutions, invece, realizza la texture attraverso un vero e proprio processo di “taglio laser”, che ricorda quello utilizzato per la lavorazione delle lamiere metalliche.

Al servizio dei progettisti

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Sergio Baroni, Sales Manager Lombardia di DMG MORI Italia S.r.l. (Brembate di Sopra, BG).
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Fase di Laser Texturing di uno stampo (cortesia Georg Fischer Machining Solutions).
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Manufatti e stampi realizzati grazie al Laser Texturing (cortesia Georg Fischer Machining Solutions).

DMG MORI è gruppo di riferimento internazionale nella produzione di macchine utensili, in particolare di torni, fresatrici, centri di lavoro, centri multitasking, ecc. La società, nata dalla partnership tra il gruppo tedesco DMG e quello giapponese Mori Seiki, opera su scala mondiale con 21 stabilimenti produttivi e oltre 140 sedi commerciali e service. Sergio Baroni, Sales Manager Lombardia di DMG MORI Italia S.r.l. (Brembate di Sopra, BG) introduce il tema della texturizzazione: «Il settore degli stampi ha da qualche tempo cominciato a interessarsi in maniera concreta alla tecnologia del Laser Texturing a complemento di quella più tradizionale delle macchine utensili per asportazione di truciolo». Sergio Baroni: «Rispetto all’asportazione di truciolo, il Laser Texturing permette lavorazioni molto più fini, pulite e senza residui. Consente cioè di eseguire figure e trame di dimensioni davvero ridotte; inoltre, è una tecnologia più sicura ed ecologica rispetto alla fotoincisione chimica». Infatti, con l’asportazione di truciolo, sarebbe necessario utilizzare utensili di dimensioni ridottissime, con alta probabilità di rotture, e mandrini “speciali” ad altissimo numero di giri per garantire la giusta velocità di taglio. In genere, tuttavia, è impossibile combinare su un’unica macchina un mandrino “dedicato” alla texturizzazione con un mandrino per normali operazioni di sgrossatura e finitura: troppo diversi in termini di coppia e potenza. «Grazie al Laser Texturing integrato nella macchina utensile, invece, è possibile eseguire la trama superficiale dopo la fase di sgrossatura/finitura, aumentando la produttività della macchina e riducendo le fasi di set-up», precisa Baroni. Oltretutto, grazie alla tecnologia a 5 assi è possibile orientare il pezzo e quindi “texturizzare” ogni faccia dello stampo in maniera idonea. Baroni spiega: «Grazie alle tavole robasculanti o alle teste abbinate alle tavole rotanti, è possibile portare lo “spot” del laser sempre in direzione perpendicolare alla superficie, condizione necessaria per ottenere la giusta qualità. Con il laser texturing è possibile garantire precisioni dell’ordine del centesimo di millimetro, precisioni, tra l’altro, non raggiungibili nemmeno con il cosiddetto taglio chimico. È importante analizzare, per ottenere pezzi di elevata qualità, le tecnologie più adatte al processo, valutando la potenza e la tipologia di fonte laser da utilizzare durante la lavorazione». La texturizzazione laser è una tecnica piuttosto recente e, per di più, implementata ancora da pochi costruttori, quindi non ancora diffusa sul mercato come meriterebbe. «Tuttavia – conclude Baroni – sta riscuotendo sempre più successo tra le imprese metalmeccaniche e riteniamo che in futuro prenderà sempre più piede, anche perché stuzzica la fantasia di designer e progettisti, in particolare nel settore automotive».

Nuove frontiere del design

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L1000 5ax, macchina per texturizzazione laser della Georg Fischer Machining Solutions.
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Benjamin Paganelli, Responsabile Commerciale Sud Europa per Georg Fischer – Tecnologia Laser.

La multinazionale Georg Fischer, la cui sede centrale è in Svizzera, è presente in 32 Paesi e conta circa 14.000 dipendenti nel mondo, distribuiti in tre divisioni: GF Piping Systems, GF Automotive e GF Machining Solutions. Quest’ultima si occupa della creazione di macchine e tecnologie per la produzione di manufatti meccanici e, in particolare, stampi. Benjamin Paganelli, Responsabile Commerciale Sud Europa per Georg Fischer – Tecnologia Laser, entra nel vivo dell’argomento: «Georg Fischer è una delle pochissime aziende nel mondo a progettare e sviluppare macchine a 7 assi con tecnologia del Laser Texturing. Tali sistemi utilizzano processi di generazione laser di tipo industriale; la texturizzazione avviene per asportazione laser di materiale, da 2 um a 10 um per ogni passata, mediante una testina galvanometrica a 2 assi che effettua movimenti simili a quelli di un utensile da marcatura/incisione che si muovo nello spazio tridimensionale grazie a 5 assi». La texturizzazione può essere eseguita anche attraverso operazioni manuali o mediante processi di tipo chimico quali la fotoincisione. Tali tecniche sono diffuse sul mercato da circa 30 anni, «tuttavia, tali tecniche permettono di realizzare forme assai semplici o comunque un determinato tipo di rugosità superficiale. Non hanno nulla a che vedere con il processo di Laser Texturing che invece consente la creazione di forme anche geometriche e ripetitive totalmente nuove, complesse, impossibili da realizzare in altro modo». In effetti, questo tipo di soluzione è divenuta in poco tempo “cosa propria” delle aziende che operano soprattutto nel settore automotive, le quali la utilizzano in particolare per la produzione di componenti in plastica quali i cruscotti, i copri-airbag, il pomello del cambio, ecc. «Grazie al Laser Texturing – riprende Paganelli – è possibile conferire a tali oggetti effetti estetici di ogni tipo, richiamando le trame dei tessuti, le rugosità delle pelli, ecc. Per esempio, gli interni della “i3”, la prima auto elettrica e a zero emissioni prodotta in serie da BMW, sono stati completamente realizzati mediante stampi texturizzati al laser, i quali hanno conferito agli elementi in plastica un design artigianale e ricercato nel contempo, tipico della fibra tessile». Quanto è diffusa la tecnologia del Laser Texturing sul mercato? «La tecnologia, come detto, è abbastanza recente e per questo non è ancora conosciutissima, oltretutto non è una tecnologia “tradizionale” e quindi alla portata di tutti. I margini di crescita, tuttavia, sono molto elevati, e i settori di sbocco possono essere molteplici, anche perché le geometrie realizzabili sono pressoché infinite e i progettisti, specialmente i designer industriali, possono finalmente dare libero sfogo a creatività e fantasia senza limiti». E quali potrebbero essere gli sviluppi futuri? «La tecnologica è attualmente applicata su stampi per realizzare paraurti, portiere, cruscotti, ecc. L’obiettivo del prossimo futuro è adoperare il Laser Texturing non solo sugli stampi ma anche per parti di produzioni vere e proprie. In tal modo sarà possibile eseguire microincisioni, marcature, texture, ecc. direttamente sui manufatti in metallo, in plastica o in altri materiali».

Deposizione su centro di lavoro a 5 assi

DMG MORI propone la tecnologia di texturizzazione laser, sviluppata dalla SAUER, una delle aziende del gruppo, sia nella versione macchina “stand alone”, sia in combinazione all’asportazione di truciolo, cioè con un sistema direttamente integrato sui centri di lavoro a 5 assi. In questo modo è possibile utilizzare il Laser Texturing direttamente su una macchina utensile a 5 assi a prescindere dall’area di lavoro, e costruire un manufatto tecnico con requisiti molto interessanti. Nello specifico, DMG MORI propone LASERTEC 65 Shape, macchina che integra il Laser Texturing con l’alta tecnologia di fresatura a 5 assi del centro di lavoro DMU 65 monoBLOCK®. Tale soluzione consente di realizzare stampi sino a 840 mm di diametro, 500 mm di altezza e 1.000 kg di peso, con superfici di qualsiasi tipo. Il programma macchina stesso può essere generato automaticamente dai dati CAD 3D del pezzo. I pacchetti software LASERSOFT Shape disponibili in opzione con la macchina semplificano l’esecuzione di profili, iscrizioni, loghi e strutture di superficie su geometrie 3D, cilindri e altre complesse superfici a forma libera. Sulla base delle diverse esigenze applicative, la configurazione macchina consente di scegliere tra tre fonti laser con diverse caratteristiche di asportazione: laser a diodi, fibra o picosecondi. Sergio Baroni spiega: «La qualità del laser, che ha sorgente a fibra con potenza fino a 200 W, e la precisione del software di controllo, unitamente alla stabilità e rigidità della struttura monoBLOCK®, permettono di creare qualsiasi tipo di “trama” sulla superficie dello stampo. In tal modo possono essere realizzati manufatti, in particolare per l’industria automobilistica, creando componenti in plastica, elementi di interni, ecc., con superfici che possono ricordare il tessuto, la pelle di animale o qualsiasi altra figura finemente lavorata».

Taglio laser per microstrutture superficiali e marcature

Georg Fischer Machining Solutions presenta ai nostri lettori la linea prodotti “L”, sulla quale è implementata la nuova tecnologia di asportazione laser per realizzare texture e microstrutture complesse, nonché per marcare e incidere in modo efficiente e ripetibile oggetti in tre dimensioni. In particolare, Benjamin Paganelli presenta il modello L1000 5ax: «Si tratta di un impianto che amplia in maniera significativa le possibilità di progettazione di stampi e pezzi meccanici di differenti materiali e misure. Offre completa libertà creativa di lavoro nelle tre dimensioni del pezzo da lavorare. Grazie alla L1000 5ax è possibile personalizzare prodotti e, rispetto al trattamento della superficie convenzionale che utilizza processi di fotoincisione, offre vantaggi economici, ecologici e di progettazione». La potenza della sorgente laser in fibra (“Ytterbium pulsed fibre laser”) è di 20 W nella versione standard, 50 W e 100 W in opzione; la macchina ha dimensioni molto compatte, pari a 2.240 x 2.605 x 2.845 mm in larghezza, profondità e altezza, e corse da 995 x 550 x 845 mm sugli assi X, Y e Z, mentre il pezzo in lavorazione può avere dimensioni massime di 300 x 300 x 300 mm e peso di 150 kg. Le caratteristiche più significative della L1000 5ax sono la testina del laser multifunzionale, l’automazione flessibile e programmabile del pezzo in lavorazione, e la velocità massima di rotazione degli assi rotativi A e B, pari a 180°/sec, dove A è rappresentato dalla testina laser e B dalla tavola girevole. «Dal 2009 – riprende Benjamin Paganelli –, anno in cui sono stati presentati i primi modelli della famiglia di macchine Laser, la tecnologia si è abbastanza diffusa; inizialmente ha riscontrato il favore degli utilizzatori di macchine per la fotoincisione chimica, i quali quindi già praticavano la texturizzazione degli stampi. Poi ha cominciato a essere utilizzata anche dai terzisiti di saldatura e incisioni laser, e poi dai produttori di stampi per pressofusione ed iniezione, in Europa, al fine di realizzare particolari in plastica di design innovativo».

Vittorio Pesce

 

 

 

 

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